Bioreaktor für Chlorella vulgaris
Theoretische Planung
Die Planung bedarf einer hohen Genauigkeit. Zum besseren Verständnis wurden technische Skizzen aus verschiedenen Blickwinkeln erstellt.
Das untere Drittel dient als Technikraum, dort sind künstliches Licht zur Beleuchtung der Algen, ein Ablaufrohr und die dazugehörige Pumpe installiert. Das abgelaufene Algenwasser gelangt in den Separator, dort wird die Algenbiomasse vom Wasser getrennt und kann anschließend verwendet werden. Das Wasser fließt zurück in den Reaktor.
Der Behälter der Reaktionsebene besteht aus einem transluzenten Material (Steigerung der Photosyntheserate). Hier ist das Rührwerk zusammen mit den Reinigungsarmen verbaut. Eine ständige Bewegung des Wassers und das Verhindern von Ablagerungen sollen das Wachstum zusätzlich fördern.
In der Reaktionsebene sind verschiedene Sensoren (CO2, Nährstoffe, Temperatur, Algendichte, etc.) angebracht; diese messen in einem bestimmen Rhythmus die jeweiligen Stoffkonzentrationen und geben die Informationen an die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) weiter. Von dort aus werden Signale an Instrumente weitergegeben, um die Stoffkonzentrationen zu optimieren.
Mehrere Bioreaktoren können einen Reaktorpark ergeben, welcher bspw. zusammen mit einem großlandwirtschaftlichen Betrieb zu einem besonders effizienten Kreislauf führt.
Die beiden Hauptvorteile eines solchen Parks sind die günstige Nahrungsversorgung der Tiere ohne weite Transportwege und die zusätzliche Energiegewinnung durch Algenbiomasse.
Praktische Umsetzung
Als nächstes wurde der theoretische Plan realisiert. Das Modell ist mit Algen zu befüllen und wie ein „echter“ Reaktor zur Veranschaulichung anzuwenden. Die wichtigsten Bestandteile werden hier aufgelistet.
Grundaufbau
Grundaufbau
Als Fundament dient eine Holzplatte, mit welcher der Reaktor und das Solar Panel fest verschraubt sind. Eine Einsparung bietet Platz für den modellhaften Separator (vorne links).
Oben ist der Antriebsmotor befestigt, dieser ist für die ständige Bewegung des Rührwerks und der Reinigungsarme zuständig. In der Technikebene sind die Pumpe, die Beleuchtungseinheiten und ein Diffusor für das CO2 verbaut. Abgelaufenes Algenwasser wird zum Zulauf hochgepumpt und erneut in den Reaktor eingespeist.
Separator
Separator
Der Separator trennt die Algenbiomasse von dem Nährmedium. Bei einem echten Reaktor könnte dies eine Zentrifuge sein, welche das Algen-Wasser-Gemisch je nach Masse aufteilt. Anschließend steht die gewonnene Algenbiomasse zur Verarbeitung bereit.
Diffusor
Diffusor
Um die Kohlendioxid-Konzentration anzupassen, ist es sinnvoll das Gas in kleinen Bläschen zuzuführen, da sich die Oberfläche vergrößert und sich so mehr im Medium löst. Die feine Membran des Diffusors erzeugt einen Widerstand, so dass es zu der Bildung kleiner Bläschen kommt, welche sich auf dem Weg nach oben im Wasser auflösen und so die CO2-Konzentration erhöhen.
Für das Modell ist eine CO2-Flasche an den Diffusor angeschlossen.
Kontakt
Unter der E-Mail cv.bioreaktor@gmail.com sind wir für Fragen und Anregungen jederzeit erreichbar.